数理化通俗演义-第40章
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贝克勒尔坐在椅子里半天手足无措,无言无语。这时外面乌云早已散得一乾二净,晴空万里,可他的心里反倒阴云密布,愁肠百结。他被自己的新发现搞糊涂了,不知道究竟这是对是错,是忧是喜:如果荧光物根本就用不看甚么阳光晒也能发出射线,自己在几天前对巴黎科学界的报告岂不是一场绝大的笑话?想到这其他不觉有点脸红:何必那样急急忙忙地公布实验结果呢?这回要加倍细心了。他立即把铀盐放在桌面上,又包好几张底片,里面分别放了钱币、金属片等各种形状的物件,果然就在屋子里,底片也都被感光而且都照出了这些物体亮亮的影子。他又拿来其他一些分别含硫、磷的荧光晶体但都没有放射性,这说明放射性其实只与铀有关。这铀是1842年才发现的元素,几十年来它只有一个小用途,就是给玻璃、瓷和珐琅着色。只要给玻璃里面添上万分之一的铀,玻璃就会发黄色,再加一点就成暗绿,再加一点就成黑色。想不到这个小配角竟有如此独特的本领,贝克勒尔当时更想不到这铀竟能制成原子弹,这是后话。
1896年5月18日,贝克勒尔重新提出一份报告,他说:“我研究过的铀盐,不论是发萤光的还是不发萤光的,结晶的、熔融的或是在溶液中的,都具有相同的性质,所以我得到以下结论:在这些盐中铀的存在是比其他成分更重要的因素……用纯铀粉进行的实验证明了这一假设。”彭加勒关于阳光照射萤光物就可发出射线的假设错了,贝克勒尔关于在阳光下萤光物可使底片感光的报告也错了,而他在抽屉里的偶然发现倒对了。
正是:
错试错想犯错误,强似守株死待兔,
不怕难题四面堵,东冲西突总有路。
各位读者,科学发现常常离不开机遇。这机遇有两种,一是本来要寻找的东西没有得到,却找到一件同样重要或更重要的,谓之“种瓜得豆”,如我们前面请到的氦气等惰性气体的发现;二是一次不小心的失误却倒撞着了某个机关,导致一项发明发现,谓之“因祸得福”,如珍妮夫妇吵架一脚踢出一个纺纱机。这贝克勒尔偶将底片与铀盐放在一起正属后者。但是无论哪种机遇,总之是要努力去找,这里应了两位伟人的话。生物学家巴斯德说:“在观察的领域中,机遇只偏爱那种有准备的头脑。”物理学家亨利说:“伟大的发现的种籽经常飘浮在我们身边,但它只曾往有心人心中扎根。”
却说贝克勒尔发现只要将一点铀静静地放在那里,不用煮,不用烤,不用加酸加碱,它自己即可放出射线。这就是后来居里夫人命名的天然放射性,它说明原子自己在不断地发生变化而放出某种物质。过去人们认为原子已是物质最小的不变的微粒,贝克勒尔的发现掀开了原子物理学的序幕,将导致人们对世界哲学体系的重新估价,其意义非同小可。可是他自己当时并未能估价到这种深刻的意义,只是觉得这实在是一个还未揭开的奥秘,就拚命来解这个难题。他收集各种铀盐,将它粉碎,加热,用酸溶解,做各种对比试验。他爱这种荧光物质赛过珍珠、钻石,桌上摆着,家里供着。甚至床头、书架上也常有一块。他用手摸,用鼻子嗅,仔细端详,仔细捉摸。但是他没有想到,他这个最喜欢的宝贝却在暗暗地来谋杀他了。当时人们对放射性给人体造成的危害一无所知。贝克勒尔整天生活在射线中,他五十岁刚过便渐渐感到浑身瘫软,头发脱落,手上的皮肤常像烫伤一样疼痛。
这天他的一位医生朋友专门上门来为他治病。可是当时已知的病症都不能解释这些现象。于是医生想到万能的X光,就用X光照了他的手,照了他的胸,仍没有任何异常。他那里想到他这是在给病人身上又如了更多的射线啊。两个好朋友沉默地对坐着,皆医生难过地说:
“你对社会有这样伟大的发现,可是上帝怎么让你得这样的怪病呢?”
贝克勒尔倒很不在乎,他幽默地说:“凡是想窥探上帝造物奥秘的人,上帝都会狠狠地报复他的。牛顿发现了宇宙的秘密,晚年受胆石症的折磨;达尔文发现了生物界的秘密,晚年受头痛症的折磨;我现在又要敲开上帝的一块禁地,理当受到这惩罚。”
“不,这不是上帝的惩罚,是科学家自己付出的牺牲。你们的光热都已变作了为人类探路的灯火,这个有限的身躯又不是一架不要动力的永动机,怎么能不虚弱,怎么能支持得了呢?所以找劝你换个环境,离开这里到海滨去疗养一段时间,这样你的身体会重新恢复的。”
“不,除非将我的实验室也挪到海边去。否则我决不离开这里。医生离开病房,病人只有等死;我离开实验室,那些仪器也会诅咒我的。我知道自己得的是一种怪病,好在我这一生总算为科学发出了一点光,虽然只是一点萤光。我希望抓紧时间,再将这点光亮燃得大一点,好让人们看清,天然物质竟能自己放出射线。我真不明白这到底是甚么东西在做怪呢?”
医生未能劝动他,摇摇头无可奈何地走了。但贝克勒尔也从此一病不起。1908年8月25日他逝世于克罗西克,是第一位被放射物质夺去生命的科学家。贝克勒尔留下的问题到底由谁来回答呢?且听下回慢慢分解。
第五十四回
奇女子 异国他乡求真理,好伴侣 濡沫相依攻难关
——镭的发现(上)
上回说到贝克勒尔发现了天然放射性元素铀,还未及深究其中的奥秘即被这种放射物夺去了生命。但是他提出的问题却引起一个波兰青年女子的注意,这就是后来名垂青史的居里夫人(1867-1934年)。
1897年居里夫人已完成了大学学业,取得了数学、物理两个硕士学位,正在选择写博士论文的题目。一天她正在实验室里翻阅近来的研究报告,忽然发现贝克勒尔关于铀的放射性的报告。她再一查所有的文件,并没有这方面的第二个报告。好一个最新的、独一无二的题目,这是一块还没有人涉足的新大陆。居里夫人那双深蓝色的眼睛盯着这份报告的标题足有十几分钟,然后微微抬起明亮的很宽的额头,将报告合上,轻轻地但很坚定地说了一句:“就是它了!”
居里夫人这个刚从大学毕业不久的青年女子,何以敢选这个划时代的研究课题呢?原来她身上有两样作为一个学者必备的质量,一是专心,二是顽强。
居里夫人原名玛丽•;斯可罗多夫斯卡,出生于波兰一个书香门第之家,从小受到极好的家庭教育,掌握了波兰文、俄文、德文、法文,喜爱文学、数学、物理,兴趣极广,个性极强,要干甚么事必定干成,正在干甚么事情决不分心。她有一个哥哥,两个姐姐,家里经常是一片歌声、读书声、说笑声。
可是玛丽只要是想读书了,便一人坐在桌旁,双肘支着桌面,两手捂住耳朵,一会儿便进入书内。接着她的双手自然地离开耳朵,这时无论甚么样的吵闹就再也不能使她这个姿势和神志改变一下了。有一次几个孩子好奇,便在她身旁左右叠起两层椅子,上面再横搭一把椅子,把她盖进了一个小木楼里。玛丽全然不知,直到她看完这本书,一起身,椅子轰然落地。这时躲在一边的大哥哥姐姐们等着她骂、叫或者高兴地笑,可是她却像一个大人一样地拾起书,看了他们一眼,说了声:“真无聊!”
她好像天生就是一个要超出一般的女子,要成大事业的人。她本生得极美丽可爱,但是为了表示对冶艳的轻蔑,却故意将自己那头金色的鬈发剪得很短。她上学的路上有一座可耻的人物塑像,那是沙皇的走狗们为自己树立的纪念物。她每过此地必狠狠地唾上一口,如果哪一天和女伴们说着话忘记了,就是已走到校门口,也要再返回来补上。在她那还未退尽稚气的脸庞上已隐隐露出一种莫名的倔强,她那美丽的倩影常使人生一种刚毅、勇敢的联想。她从小就明白地要求自己,决不只做一个普通的人,不只做一个普通的漂亮女子。她知道天降我以大才,就要以大的牺牲,大的勇敢,去争取大的成就。她对自己的哥哥说:“毫无疑问,我们家里的人有天赋,必须使这种天赋由我们中的一个表现出来,不应该让它们消失。”
1891年9月,24岁的玛丽在波兰城里和乡村担任了七年家庭教师,给自己积攒了一点学费后,来到巴黎的索尔本大学读书。在当时的大学里,女学生本来就少,这个高额头、蓝眼睛、身材修长的异国女子立即引起大学生们的注意。他们在教室走廊里停下来想多看她两眼,在上课的时候目光搜索着她,他们想法子靠近她,找藉口和她说话。玛丽自己或许还没有感到自己的魅力已在周围造成一个甚么样的漩涡。但她的女友迪金斯卡常常要自动出来赶走那些尾随在她身后的倾慕者,有一次甚至举起了伞柄才把这些人赶跑。所以那些热心的男子尽管在走廊里常常遇到她,议论她白净的皮肤,议论她轻软的头发,但是几乎没人敢对视一下她那双深蓝色的眼睛。她的眼神永远是美丽中闪烁着沉静,如山林深处的一泓秋水,倒映着蓝天白云,却绝没有尘世间的一点喧闹,一丝尘埃。她的脸庞是那样秀丽,身影是那样动人,但是这秀丽和动人之外又像披了一层冰霜的薄盔甲,凛然使那些倾慕者不敢靠近。他们只能在教室里远远地寻找她;但是看到的又总是一个背影——她每天到得最早,永远是坐在第一排,专心地记着笔记。
她正是二十四岁的青春年华啊,一般的女子对别人的美丽都要起嫉妒之心,而玛丽却不屑将自己的美丽作为资本,只这一点就足可见她超尘脱俗的品质,可知她对事业执着的追求。
但是玛丽还要追求更安静,更专心的学习环境。她刚来巴黎时住在当医生的姐姐家里,这里整天病人不断,而且总难免要和姐姐、姐夫聊天。于是她毅然搬了出去,租了一间七层楼上的小阁楼,开始过一种更清苦的生活。她的生活费一天只有三法郎,却要应付衣、食、住、书籍、纸墨的花销。但她应付过来了。她的生活用品已精简到最低标准,一张床、一张桌、一盏煤油灯、一个碟子大的煤油炉。为了省煤,冬天家里不生火,玛丽冷得手指麻木,就跑到离家不远的图书馆去,那是她的“幸福的收容所”。直到晚上十点人家要关门了,再回到自己这个冰窖似的阁楼上来。躺下后实在冷得难以成眠,她将自己唯一的一只箱子里的衣服全部拿出来压在被子上,还是手脚冰凉,就再把地上那把唯一的椅子提起压在被子上,在这种重压造成的虚假的温暖感里她十分小心地入睡了,因为稍一翻身那把椅子就会滚落下去。一次她的一位女友爬上她的这个七层小阁楼,一堆门却见她昏倒在地,女友转身去喊她的当医生的姐夫,细心的姐夫立即发现她那乾净的碟子、空荡荡的蒸锅,就追问她:“今天吃了甚么东西?”
“我刚刚吃过午饭。”
“午饭是什么?怎么锅、盘都这样干净?”
玛丽知道瞒不过去了,不得不承认昨天晚上她只慢慢地嚼了一把小萝卜和半磅樱桃,又看书到半夜三点,早晨起来上学校,回来又吃几个小萝卜,就昏过去了。
1895年,玛丽与比埃尔•;居里结婚了。当她读到贝克勒尔的关于铀的放射性的报告时,她已在理化学校实验室里工作,她毅然决定以这个题目来作博士论文。但这是怎样的一篇论文啊,就好像我们要到河里挑一担水,但是必须先翻过一座山。她先要完成一件最复杂、艰苦的研究。
不过,这时玛丽已经有了一个靠山,他的亲爱的丈夫比埃尔•;居里是一位很有经验、有成就的物理学家。她现在已不像过去在小阁楼里那样孤单,她凭着自己的聪明、顽强、靠着丈夫在学识上和精神上的支持,开始了这场科学史上有名的攻坚战。
贝克勒尔已证明铀有放射性,那么其他物质有没有放射性呢?它们的强弱又有甚么差别呢?实验一开始就遇到这个问题。玛丽就自己腹内的知识想各种办法来证明这个问题,比如可以把一种物质放到黑纸包的底片上,看它能不能使底片感光,对比感光的强弱来确定放射性的大小,但是这对差别很小的放射物是根本判断不出来的,贝克勒尔的办法在深入研究中已不适用。玛丽整日陷入沉思,坐卧不安,茶饭不香。比埃尔看到妻子难受的样子,一天,在实验室处理完手边的事后,便过来问她:
“亲爱的,遇到了什么难题?”
“就是缺少一件灵敏的仪器,能准确地探测出物质的放射性,这样才好下手研究。可是我们现在有测光、测电、测热、测力的仪器,唯独没有测放射性的仪器。”
“是的,连放射性这东西也是去年才问世的,怎么能有人给它设计测量仪器呢,看来只有我们自己动手了。”
“可是,它不像光、电,看不见,摸不看,怎么去测呢?”
“让我想想,我们总会有办法的。”
好个聪明博学的比埃尔,第二天他真的给玛丽拿来一架测量仪,这是他亲手创制的杰作。说来简单,就是用一个普通平面电容器,也就是一层空气隔开的两片金属片,下面那片与电池组相连,再与上面那片用导线构成一个回路,回路上有一个电流计。平常这个电路是不通的,因为两片金属问的空气并不导电。可是铀放射线、X射线都有一个特点——能使空气导电。这就是问题的根本,我们只要往下面那片金属上撒上一点铀盐,电路就通了,电流计指针偏转,指示出它的放射强度。别看这个仪器简单,可是却极精确。当射线最强的时候,电流的强度也不会超过一安培的几十亿分之几,但是就连这么小的数值在这个仪器上也能读出来。玛丽看看这个自制的仪器禁不住拍手叫绝。
各位读者,比埃尔为甚么能制成这个仪器,关键是他抓住了事物间的联系,找见了他们之间的转换点,这实在是科学研究上的一个重要方法。当年本生就是根据不同元素可以转换成不同颜色的光谱,而研制成光谱分析仪;焦耳就是抓住机械能与热能之间的转换,而测出了热功当量。现在这个神秘的射线虽然看不见、摸不着,而且它刚刚露面,其本性也未充分暴露,但比埃尔只根据它能使空气导电这一点,便可从电流强度来测它本身的放射强度了。
正是:
春江水暖鸭先知,何必亲用温度计。
沟里僧人担水来,深山必定有吉寺。
话说玛丽得了丈夫送的这件宝物,便将她能搜集到的各种矿物质研成细末,一样一样地撒到金属片上去试它有无放射性,这办法与当年本生得了光谱观测法后将各种物质往灯焰里撒极为相似。她这样一直试了上百种,电流计上的指针终于动了。她喜得大喊一声,比埃尔忙赶过去,他们测量出一个继铀之后又被人类发现的放射性物质——钍。
初战告捷。现在玛丽更加兴致勃勃地每天守在仪器旁边,她正精心测量铀射线的强度。很清楚,化合物中含铀越多,放射性�